□ 張蓓蓓

世界上跑得最快的動物是什么？許多人腦海中可能會閃過獵豹在草原上奔馳的身影，這種動物能跑出30 米／秒的速度，平均每秒能跑出自身體長的23 倍。但是如果把體型大小考慮進來，以動物自身的體長為標(biāo)準(zhǔn)，比相對移動速度，那么一些昆蟲能將獵豹遠遠甩在身后。讓我們來見識一下這些昆蟲飛毛腿。

跑步也要換檔的蟑螂

夜深人靜的時候，打開廚房的燈，蟑螂像是被突然發(fā)現(xiàn)的小偷，還沒等你動手，它就已經(jīng)快速逃離了。蟑螂移動速度之快想必很多人都領(lǐng)教過，那它的速度到底有多快呢？

科學(xué)家還真的對蟑螂的速度做過測試，他們?yōu)轶胩刂屏艘粭l跑道。當(dāng)蟑螂在上面跑動時，能記錄下腳印的壓力和時間。此外，他們還用高速攝像機來測量蟑螂在設(shè)定距離內(nèi)移動所花的時間和運動狀態(tài)。結(jié)果顯示，蟑螂的奔跑速度是1.5 米/秒，大約每秒移動距離為它們體長的50 倍（相當(dāng)于人類以92米/秒的速度奔跑）。這個速度排到昆蟲飛毛腿榜單的第三名。

蟑螂為什么能跑得那么快呢？德國科隆大學(xué)的科學(xué)家湯姆·魏曼領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在實驗室對蟑螂做了一個“跑步”實驗。他們將蟑螂的翅膀摘除（蟑螂會飛，摘除翅膀以防蟑螂飛走），之后讓它們站在一條長50 厘米的跑道的起點處，并制造一些條件吸引蟑螂在跑道上跑步前進，全程蟑螂都被限制在跑道中。

通過觀察，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，蟑螂從提速到狂奔居然分別用了兩種跑步方式。起初，它們采用交替的三腳架步態(tài)：身體一側(cè)的第一和第三條腿與另一側(cè)的中間的腿同時著地，之后換成另一側(cè)的第一和第三條腿與這一側(cè)的中間的腿同時著地，如此循環(huán)。但是當(dāng)速度加快時，蟑螂就會改變跑步的步態(tài)：兩側(cè)的第一條腿同時著地，緊接著兩側(cè)的第二條腿同時著地，之后是第三條腿。

為什么會有這樣的變化？這樣的變化又有什么用呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，三腳架步態(tài)在一定速度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定性，使蟑螂能跑得很穩(wěn)當(dāng)。但是如果超過一定速度，蟑螂雖然可以高速跑步，但是因為是以彈跳的形式前進，因此會消耗更多的能量，而兩側(cè)腿對稱著地的方式不僅穩(wěn)定，并且能使蟑螂的步幅增加，帶來速度的爆發(fā)。

快得要飛起來的螞蟻

位列昆蟲飛毛腿榜單第二名的是撒哈拉銀蟻。相比于其他生活在沙漠里的螞蟻，撒哈拉銀蟻身長只有8.3 毫米左右。雖然長著小短腿，但是在德國烏爾姆大學(xué)的一項新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們能以約0.9 米/秒的速度在沙漠上狂奔，這相當(dāng)于一秒鐘內(nèi)它們可以跑出自身體長108 倍的距離（相當(dāng)于人類以179 米/秒的速度狂奔）。

撒哈拉銀蟻

有趣的是，撒哈拉銀蟻也采用了三腳架步態(tài)，但是它的速度卻比蟑螂更快。這是為什么呢？科學(xué)家們用高速攝像機記錄了撒哈拉銀蟻移動的過程。通過分析，他們發(fā)現(xiàn)撒哈拉銀蟻雖然腿不長，但是它們的腿擺動速度相當(dāng)快，幾乎每秒可以走50 步，每次三只腳接觸地面的時間大約只有7 毫秒。正是以這種三腳架式穩(wěn)定的步態(tài)，再加上快速擺動腿部，使撒哈拉銀蟻在沙地上跑起來時就像在飛。

而前面我們已經(jīng)說過，達到一定速度時，以三腳架步態(tài)狂奔的昆蟲是以彈跳的方式前進的，這是一種非常消耗體力的方式。撒哈拉銀蟻為什么還會選擇這種方式呢？事實上，三腳架步態(tài)對于撒哈拉銀蟻來說是一種非常好的運動方式。首先，撒哈拉銀蟻腿短，這是一個劣勢。如果同樣是在平地上跑，它們肯定比不上其他腿長的動物。但是三腳架步態(tài)中的彈跳行進可以增加它們的步幅長度，從而彌補這一劣勢。其次，撒哈拉銀蟻生活在沙漠，它們通常在白天出門，而在被太陽炙烤過的沙丘上跳著行走，也是一種很好的避高溫方式。

極速奔馳跑瞎自己的甲蟲

位居昆蟲飛毛腿榜單第一名的是虎甲蟲?；⒓紫x是一大類甲蟲，已知種類超過了2500 種。它們以好斗和奔跑速度快而聞名。已知跑得最快的是一種生活在澳大利亞的虎甲蟲，它們能以2.5 米/秒的速度奔跑，大約每秒就能跑出自身體長的125 倍距離（注：虎甲蟲家族中有3 種速度比蟑螂和撒哈拉銀蟻快，本文只選取其中最快的一種列入排行榜）。

虎甲蟲

如果只是通過數(shù)據(jù)我們無法體會虎甲蟲到底有多快，那么我們可以來看看它們狂奔時會出現(xiàn)什么狀況。美國康奈爾大學(xué)的昆蟲學(xué)家發(fā)現(xiàn)，虎甲蟲在高速追逐獵物時，會時不時停下腳步，四處轉(zhuǎn)，之后再追。長久以來，科學(xué)家一直不知道為什么虎甲蟲會在獵物即將到手的時候停下來休息，難道它們也像《龜兔賽跑》中的兔子一樣自負(fù)，自恃速度快，不把獵物放眼里嗎？通過進一步研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，原來虎甲蟲并不是自負(fù)，而是它們的速度太快，把自己跑瞎了!虎甲蟲的速度太快，使它們的視覺系統(tǒng)無法準(zhǔn)確處理圖像，無法定位獵物的位置，因此它們得停下來，讓自己“緩下神”，再繼續(xù)追擊。

虎甲蟲的神速得益于它們細長的腿和極快的步速，它們采用的也是三腳架式步態(tài)。而與蟑螂和撒哈拉銀蟻不同的是，它們還有一個天生的優(yōu)勢——腿很長，再加上它們的長腿可以靈活、快速地輪換，速度自然也就更快。

當(dāng)然，對昆蟲運動模式的研究并不是想看它們?nèi)绾慰癖?，這些研究其實還能對一些意想不到的領(lǐng)域有所幫助。隨著科技的發(fā)展，機器人能在惡劣的環(huán)境下，或者人類無法到達的地方執(zhí)行各種任務(wù)。而在一些環(huán)境下，比如地面情況復(fù)雜的災(zāi)難救援現(xiàn)場、火星、月球等其他星球上，有腿機器人可以幫上大忙。在有腿機器人的研發(fā)中，科學(xué)家通常從昆蟲身上偷師，把這些機器人設(shè)計成昆蟲的模樣或者模仿它們的運動模式。2019 年，美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員就從蟑螂身上獲得靈感，設(shè)計了一款微型機器人，其速度也與蟑螂相當(dāng)，算得上機器人中最快的了。